S2H04.pdf

INSTRUMENTOS PARA LABORATORIOS VIRTUALES DE
PLATAFORMA INDEPENDIENTE
J.M. SANCHIS, J.J. RIETA, D. MORATAL, A. BERNAD
Departamento de Ingeniería Electrónica. Escuela Politécnica Superior de Gandía.
Universidad Politécnica de Valencia. España
El presente trabajo aporta una alternativa de instrumentos virtuales para
autoaprendizaje en plataforma independiente basada en Macromedia Flash. El
conjunto de instrumentos virtuales que se presenta son dos osciloscopios, uno
analógico y otro digital. La plataforma independiente busca que el estudiante
pueda usar el instrumento virtual en un ordenador con cualquier sistema
operativo o incluso en un equipo multimedia doméstico, como un reproductor de
DVD. La disponibilidad de los instrumentos virtuales de plataforma
independiente facilita el acceso a los recursos y, por tanto, contribuye a eliminar
barreras al aprendizaje autónomo. También, facilita la asimilación de los
conceptos asociados a la instrumentación electrónica básica en los primeros
cursos de estudios universitarios con contenidos de electrónica. La aplicación
reproduce fielmente el funcionamiento de los equipos y permite a los estudiantes
adquirir destrezas y mejorar sus conocimientos de forma muy atractiva y sencilla.
1. Introducción
La necesidad creciente de facilitar el acceso a los medios de autoaprendizaje se encuentra, en
ocasiones, con las barreras asociadas a la compatibilidad entre las aplicaciones que se han desarrollado
para tal fin y la plataforma en que deben ser utilizadas. Una de las situaciones más frecuentes en este
contexto es la incompatibilidad de un determinado software con diferentes sistemas operativos o
plataformas de utilización. De esta forma, resulta más común de lo deseable que se hayan desarrollado
programas de autoaprendizaje, autoevaluación, etc. cuya utilidad se ha constatado y que, sin embargo,
fueron concebidos en un sistema operativo o en una plataforma, que ha perdido compatibilidad por el
paso del tiempo o por la introducción de nuevas tecnologías.
La mejora de la enseñanza universitaria y el aumento de la calidad docente en estudios de grado
con un elevado contenido tecnológico pasan, ineludiblemente, por la necesidad de disponer de un alto
coeficiente de experimentalidad dentro de la formación recibida. Sin embargo, la experimentalidad
debe ser concebida como una aproximación lo más precisa posible al mundo real, para lo que se
necesita disponer de equipos e instrumentos que, en demasiadas ocasiones, quedan fuera del alcance
docente por limitaciones presupuestarias.
Por otra parte, existe una necesidad creciente de facilitar el acceso a los medios de aprendizaje
con la menor restricción horaria posible y con la mayor comodidad para los estudiantes. Precisamente
esto implica el fomento del autoaprendizaje que, en un principio, debe materializarse por medio de
utilidades sencillas y atractivas. En este sentido, la explosión que en los últimos años han
experimentado las tecnologías de la información y las comunicaciones, han hecho posible que todas
aquellas aplicaciones, o plataformas de desarrollo de las mismas, concebidas para el mundo de Internet
permitan una amplia compatibilidad entre plataformas y sistemas operativos. Así, la introducción de
tecnologías como el HTML dinámico, JAVA etc. han permitido desarrollar aplicaciones de plataforma
independiente, es decir, que pueden ejecutarse en cualquier plataforma.
Sin embargo, la plataforma de desarrollo basada en Macromedia Flash [1], además de cumplir lo
mencionado anteriormente, permite crear animaciones, programar secuencias de video, crear
simulaciones con cualquier tipo de objetos y otras muchas prestaciones que la hacen ideal para el
desarrollo de laboratorios virtuales de plataforma independiente. En el presente trabajo se ha
desarrollado una aplicación basada en Macromedia Flash [1] que es capaz de simular el
funcionamiento de un osciloscopio analógico [2] convencional que suele estar presente en los
laboratorios básicos de electrónica, así como un osciloscopio digital [3]. La principal función y
objetivo de esta herramienta consiste en permitir el autoaprendizaje sobre el funcionamiento básico de
uno de los instrumentos más completos de medida, tal como es el osciloscopio. Para ello, se busca el
presentar un interfaz de instrumento lo más parecido al aspecto real del modelo de osciloscopio
utilizado en el laboratorio. Al mismo tiempo, se pretende conseguir que el alumno pueda iniciar su
asistencia al laboratorio con un conocimiento de base mucho más amplio y sólido sobre los
instrumentos del laboratorio, así como el desarrollo de unas destrezas preliminares que le van a
permitir adquirir sus competencias específicas de una manera más rápida, segura y duradera.
La aplicación se desarrolla inicialmente para ser utilizada como herramienta previa a las sesiones
de prácticas de la asignatura Técnicas Básicas de Laboratorio, implementándose el osciloscopio
analógico modelo Hameg MH 303 y el osciloscopio digital modelo Tektronix TDS 210.
2. Descripción del Instrumento Virtual
El programa que se ha desarrollado permite aprender a utilizar un osciloscopio analógico y uno
digital mediante la manipulación de sus controles más importantes de una forma similar a como se
haría con el instrumento en la realidad. La aplicación software desarrollada se ha implementado
usando el programa Flash MX de Macromedia [1], el cual permite una potente libertad de desarrollo,
una gran facilidad de uso de la aplicación y, sobre todo, haber podido crear una aplicación de
plataforma independiente. Por tanto, el usuario puede ejecutarla desde cualquier navegador web de
cualquier sistema operativo, o bien como un archivo ejecutable que es compatible con el sistema
operativo (mediante el reproductor Macromedia Shockwave Flash) o, incluso, puede ser exportada en
formato DVD para ser reproducida en un equipo multimedia doméstico. El objetivo de la aplicación se
puede dividir en dos bloques, un tutorial y el manejo del instrumento virtual.
2.1. Tutorial
Mediante este bloque el estudiante dispone de la posibilidad de aprender observando, es decir, el
sistema va enseñando el modo de llevar a cabo determinadas operaciones a través de animaciones que
van mostrando, paso a paso, la forma adecuada de realizarlas. Así, se muestra cómo poner en marcha
el equipo, las operaciones de calibrado, el funcionamiento de los controles básicos y los ajustes más
habituales empleados para conseguir una visualización adecuada de las señales en el instrumento.
Con estos tutoriales el alumno aprende el uso del equipo del laboratorio, para posteriormente
poder practicar su manejo de forma virtual todo el tiempo que necesite hasta comprender
adecuadamente todas sus funciones básicas.
2.1. Experimentación con el Instrumento Virtual
En este segundo bloque el estudiante tiene la completa libertad de manejar virtualmente el
instrumento y observar el efecto que provocan los controles que manipula sobre la señal o señales que
están siendo mostradas en la pantalla. En este sentido la aplicación define un banco de señales
preestablecidas senoidal, cuadrada y triangular, con diferentes características de amplitud y frecuencia,
que el alumno podrá asignar a los canales de entrada del osciloscopio.
El desarrollo del programa ha intentado reproducir con la mayor fidelidad posible la carátula del
instrumento y el movimiento de sus mandos para que el estudiante tenga una sensación de realismo
muy satisfactoria. En la Figura 1 y en la Figura 2 se muestran el frontal del osciloscopio analógico y
osciloscopio digital, respectivamente, presentados en pleno funcionamiento.
Figura 1. Frontal del osciloscopio analógico descrito.
Figura 2. Pantalla principal del osciloscopio digital.
3. Conclusiones
Mediante el presente trabajo se ha podido comprobar que el desarrollo de aplicaciones multimedia
de plataforma independiente facilita el acceso al autoaprendizaje y constituye una herramienta muy
útil, eficiente y satisfactoria en el complemento y de la formación de los estudiantes. La independencia
de plataforma permite que las aplicaciones puedan usarse casi en cualquier lugar, lo que facilita e
incentiva la posibilidad de desarrollar las tareas de autoaprendizaje a su propio ritmo y en el momento
que se considere más adecuado.
Mediante este tipo de aplicaciones, es posible simular con gran realismo el funcionamiento de
cualquier equipo, lo cual, implica una doble ventaja. En primer lugar, el estudiante puede autoaprender
y fijar más sólidamente sus habilidades antes de experimentar realmente con los equipos; con un
modelado idéntico del equipo simulado o virtual evitamos la existencia de problemas de manejo
cuando el alumno llega a la sesión presencial en el laboratorio. En segundo lugar, mediante este tipo
de soluciones es posible aprender con extraordinaria facilidad el manejo de equipos que sean escasos o
que tengan una accesibilidad limitada debido a su coste o a la peligrosidad que podría conllevar su
manejo.
Además, la utilización de esta aplicación virtual por parte del alumno para la toma de contacto y
aprendizaje en el manejo de las funciones básicas del equipo, nos permite la posibilidad de realizar
más tareas en las prácticas presenciales y cumplir así unos objetivos más ambiciosos. Los estudiantes
también han utilizado la aplicación para repasar conceptos y destrezas vistas en las sesiones prácticas
de cara a la preparación de su evaluación.
Aunque inicialmente desarrollada para la asignatura de Técnicas Básicas de Laboratorio, la
aplicación ha sido utilizada por otras asignaturas de la Escuela Politécnica Superior de Gandia que
utilizan dichos equipos en sus sesiones prácticas. Tras la inclusión de estas herramientas en la
docencia de las asignaturas relacionadas, el grado de satisfacción y motivación de los estudiantes, y
también de los docentes, se ha visto notablemente mejorado.
Referencias
[1] B. Dawes, Flash MX ActionScript para diseñadores gráficos, Pearson Educación, Méjico, 2002.
[2] Hameg Instruments, Manual de usuario del osciloscopioMH-303-4, Hameg LTD, 1995
[3] Tektronix, Manual de usuario del osciloscopio digital de tiempo real TDS 210, Tektronix, 1999